金属-半导体接触势垒高度的理论计算x

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1、第23卷　第4期固体电子学研究与进展Vol.23,No.42003年11月RESEARCH&PROGRESSOFSSENov.,2003X金属-半导体接触势垒高度的理论计算李书平　王仁智　蔡淑惠(厦门大学物理系,厦门,361005)2003203211收稿,2003205217收改稿摘要:采用平均键能作为参考能级计算了十种金属2半导体接触势垒高度,其计算结果与实验值的符合程度不亚于Tersoff和Mo¨nch所采用的电中性能级方法,计算结果表明平均键能方法和Tersoff提出的电中性能级方法一样,可作为金属2半导体接触势垒高度的一种理论计算方法。关键词

2、:势垒高度;平均键能方法;费米能级中图分类号:O47115　　文献标识码:A　　文章编号:100023819(2003)042412204TheoreticalCalculationofBarrierHeightofMetal-semiconductorContactsLIShupingWANGRenzhiCAIShuhui(Dept.ofPhys.,XiamenUniv.,Xiamen,361005,CHN)Abstract:Takentheaverage2bond2energyasthereferencelevel,tenbarrierheight

3、sofmet2al2semiconductorcontactsarecalculated.Thecoincidentdegreeofourcalculationalvaluesandexperimentalvaluesisnotlessthanthatofcharge2neutralitypointmethod,adoptedbyTersoff¨andMonch.Itshowsthattheaverage2bond2energymethod,similartoTersoff’scharge2neu2tralitypointmethod,canbeuse

4、dasoneofthemethodsintheoreticalcalculationofmetal2semi2conductorcontacts.Keywords:barrierheight;average-bond-energymethod;FermilevelPACC:3120A;7115A;7125[1][4]算和平均键能的物理内涵研究的基础上,结合1　引　　言金属2半导体接触势垒模型,提出了一种采用平均键能Em作为参考能级的金属2半导体接触势垒高金属2半导体接触在技术上十分重要。在半导度的计算方法,本文介绍该方法的主要研究结果。体和集成电路中广

5、泛地利用着各种不同性质的金属2半导体接触,主要有肖特基(Schottky势垒)二2　金属2半导体接触势垒模型极管和欧姆接触。同时,如何将大块半导体材料电[3]子态研究中的能带计算方法应用于异质结带阶和图1(a)、(b)分别表示Schottky最早提出的金属2半导体接触势垒高度的计算是近十几年来一接触势垒模型和目前在半导体器件物理中采用的[4]直关注和研究的问题。笔者在异质结带阶理论计Bardeen接触势垒模型。图中

6、　　李书平等:金属2半导体接触势垒高度的理论计算413ms功函数和半导体的亲和势,EF和EF是金属和半导导体区的耗尽层电荷Qsc相互平衡条件下(即Qm+体的费米能级,Ec、Ev和Eg是半导体的导带底、价Qss+Qsc=0),导出半导体器件物理中通常采用的带顶和禁带宽度。在两种接触模型中在零偏压时,接触势垒表达式,同时给出图1(b)所示的接触势s半导体费米能级EF与金属费米能级处于同一能垒示意图。量水平线上,电子和空穴的接触势垒高度

7、=Ec-EF(1a)能级有sp杂化能(Eh)、电中性能级(EB)、介电s[1]

8、触,接触势垒中的电荷Qsc=0,图1(b)的接触势垒模型应该简化为图2。图2中半导体的导带底E